Рабочая программа дисциплины Для студентов, обучающихся по направлению 010400. 62 «Прикладная математика и информатика» Москва 2010
| Вид материала | Рабочая программа |
- Рабочая программа учебной дисциплины Для студентов, обучающихся по направлению 010400., 618.61kb.
- Рабочая программа дисциплины для студентов, обучающихся по направлению 010400. 68 «Прикладная, 202.3kb.
- Программа вступительного экзамена вмагистратуру по направлению 010400 "прикладная, 204.27kb.
- Рабочая программа дисциплины для студентов магистратуры, обучающихся по направлению, 120.54kb.
- Рабочая программа дисциплины, 270.7kb.
- Программа дисциплины «Многомерный анализ текстов» по направлению 010400. 68 «Прикладная, 340.63kb.
- Рабочая программа дисциплины Для направлениий, 424.06kb.
- Программа дисциплины Иностранный язык профессионального общения для направлений 080700., 259.96kb.
- Программа дисциплины «Модели корпусной лингвистики» для направления 010400. 68 «Прикладная, 256.42kb.
- Программа дисциплины Электронные библиотечные ресурсы для направления 080500. 62 Бизнес-информатика,, 460.66kb.
Объем дисциплины и виды учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины составляет 6 зачетных единиц.
Виды промежуточной аттестации – зачёт (4-й семестр) и экзамен (5-й семестр.
Таблица 1
| Вид учебной работы | Часы | Семестры (триместры, модули) | |
| 4 | 5 | ||
| Общая трудоёмкость дисциплины | 216 | 108 | 108 |
| Аудиторные занятия | 102 | 51 | 51 |
| Лекции (Л) | 34 | 17 | 17 |
| Практические занятия (ПЗ) | 68 | 34 | 34 |
| Самостоятельная работа | 114 | 57 | 57 |
| В семестре | 114 | 57 | 39 |
| В сессию | 72 | | 18 |
Содержание дисциплины
Часть 1 – Содержание дисциплины
Тема 1. Введение. Основные определения и понятия. Назначение, функции и архитектура операционных систем
Определение операционной системы (ОС). Место ОС в программном обеспечении компьютеров, компьютерных систем и сетей. Поколения операционных систем. Назначение, состав и функции ОС. Понятие компьютерных ресурсов. Концепция многоуровневого виртуального компьютера. Операционные оболочки и среды. Архитектуры операционных систем.
Классификация ОС. Интерфейсы операционных систем. Эволюция ОС. Эффективность ОС. Однопрограммные, многопрограммные, многопользовательские и многопроцессорные операционные системы. Примеры ОС: MS DOS, Windows 3.x, Windows 9.x/Me/2000/XP/2003/Vista/7, UNIX, Linux, OS/2, Macintosh, MVS, MV.
Прикладные операционные среды. Совместимость операционных систем. Виды совместимости. Языковая и двоичная совместимость. Эмуляция. Виртуальные машины и операционные среды.
Загрузка операционных систем (на примере Windows XP/2000/2003). Этапы процесса загрузки. Работа загрузчика. Опции загрузочного меню. Выбор аппаратного профиля. Загрузка и инициализация ядра. Загрузка драйверов и сервисов. Регистрация пользователя.
Инсталляция и конфигурирование операционных систем.
Инсталляция и конфигурирование однопрограммной ОС с текстовым интерфейсом (на примере MS DOS). Подготовка файлов config.sys и autoexec.bat. Программа Setup, алгоритм загрузки ОС.
Инсталляция и конфигурирование многопрограммной многопользовательской ОС с графическим интерфейсом (на примере Windows XP/2000/2003). Требования к аппаратным ресурсам. Подготовка процесса инсталляции. Конфигурирование разделов на жестком диске. Выбор файловой системы. Выбор варианта установки (локальная, сетевая). Инсталляция мультиоперационных систем.
Тема 2. Процессы и потоки. Управление, планирование
и синхронизация
Концепция процессов и потоков. Задания, процессы, потоки, волокна. Мультипрограммирование. Формы многопрограммной работы. Пакетная обработка, разделение времени, диалоговый режим. Системы реального времени. Роль процессов, потоков и волокон в мультипрограммировании.
Управление процессами и потоками. Создание и завершение процессов. Иерархия процессов. Операции над процессами. Состояния процесса: выполнение, приостановка, возобновление. Блок управления процессами. Модели процессов и потоков. Планирование процессов и потоков. Реализация потоков в пространстве пользователя. Реализация потоков в ядре. Смешанная реализация. Активация планировщика. Возможности создания многопоточных программ. Концепция волокон.
Взаимодействие и синхронизация процессов и потоков. Параллельные асинхронные процессы и межпроцессное взаимодействие. Уровни параллелизма: задания, задачи, процессы, потоки Состояния состязания. Взаимоисключения и критические участки. Примитивы и алгоритмы взаимоисключения. Семафоры, мониторы, передача сообщений. Проблемы межпроцессного взаимодействия.
Тупики (взаимоблокировки или дедлоки). Ресурсы и их захват процессами. Выгружаемые и невыгружаемые ресурсы. Примеры тупиков при распределении ресурсов. Обнаружение и предотвращение тупиков. Алгоритмы разрешения тупиков. Восстановление после тупиков.
Аппаратно-программные средства поддержки мультипрограммирования.
Тема 3. Управление памятью. Методы, алгоритмы и средства
Иерархическая организация памяти. Функции ОС по управлению памятью. Задачи распределения памяти. Алгоритмы распределения памяти. Классификация методов распределения памяти. Распределение памяти фиксированными разделами. Распределение памяти динамическими разделами. Распределение памяти перемещаемыми разделами. Достоинства и недостатки методов.
Виртуальная память. Страничная, сегментная и сегментно-страничная организация памяти. Достоинства и недостатки организации виртуальной памяти. Методы оптимизации функционирования виртуальной памяти. Аппаратная поддержка трансляции виртуальных адресов. Подкачка страниц и алгоритмы замещения страниц: оптимальный алгоритм, алгоритм FIFO – первый прибыл – первый обслужен, алгоритм NRU – не использовавшаяся в последнее время страница, алгоритм LRU – страница, не использовавшаяся дольше всего. Выбор размера страниц. Выбор величины файла подкачки и его размещения (на примере Windows XP/2000/2003). Защита памяти.
Аппаратная поддержка механизма виртуальной памяти на примере процессора Pentium. Преобразование виртуальных адресов в физические. Защита данных при сегментной организации памяти.
Тема 4. Подсистема ввода-вывода. Файловые системы
Принципы функционирования аппаратуры ввода-вывода. Устройства ввода-вывода и их контроллеры. Прямой доступ к памяти (DMA). Управляемый прерываниями ввод-вывод. Обработчики прерываний и драйверы устройств. Таймеры и их программное обеспечение. Организация параллельной работы устройств ввода-вывода и процессора. Согласование скоростей обмена и кэширование данных. Разделение устройств и данных между процессами. Обеспечение логического интерфейса между устройствами и остальной частью системы. Поддержка широкого спектра драйверов. Динамическая выгрузка и загрузка драйверов. Поддержка нескольких файловых систем. Поддержка синхронных и асинхронных операций ввода-вывода.
Понятие файла. Именование, структура и типы файлов. Атрибуты и доступ к файлам, операции с файлами. Понятие каталога. Иерархические каталоговые системы. Операции с каталогами. Задачи ОС по управлению файлами и устройствами. Структура файловой системы. Реализация файлов и каталогов (папок). Совместно используемые файлы и каталоги. Примеры файловых систем: файловая система MS DOS (FAT16), файловая система CD-ROM, файловые системы Windows (FAT32, NTFS, NTFS 5.0, EFS - шифрующая файловая система). Разрешения для файлов и папок.
Управление дисковыми ресурсами (на примере Windows). RAID – массивы. Форматирование дисков. Фрагментация памяти, дефрагментация дисков. Разделы и тома. Дисковые квоты. Управление базовыми и динамическими дисками. Распределенная файловая система.
Тема 5. Распределенные операционные системы и среды
Недостатки изолированных (сосредоточенных) компьютеров и систем. Понятие компьютерной сети. Преимущества объединения. Типы сетей. Сети персональных компьютеров и их использование в управлении, экономике и других сферах. Сетевые протоколы. Модель OSI. Федеральная целевая программа «Электронная Россия». Терминология компьютерных сетей. Концептуальные термины: архитектура, топология, сетевое оборудование, сетевые операционные системы и др.
Распределенные вычисления и операционные среды. Вычисления в архитектуре клиент-сервер. Двухзвенная и трехзвенная архитектуры. Распределенная передача сообщений. Вызов удаленных процедур (RPC). Структуры клиент-сервер. Синхронный и асинхронный вызовы. Примеры реализации RPC.
Кластеры. Архитектуры кластеров. Особенности операционных систем. Windows 2000 Cluster Server, Sun Cluster. Поддержка объектов коммуникаций. Управление процессами. Управление распределенными процессами.
Сетевые службы. Служба каталогов сетевых серверных ОС. Понятие службы каталогов. Архитектура Active Directory. Контроллеры домена. Управление объектами Active Directory.
Принципы построения сетевой файловой службы. Реализация сетевой файловой системы. Размещение клиентов и серверов по компьютерам и в операционной системе. Кэширование. Репликация. Служба каталогов. Межсетевое взаимодействие. Сетевые файловые системы.
Тема 6. Безопасность и надежность. Диагностика и восстановление ОС после отказов
Понятие безопасности. Требования по безопасности. Угрозы безопасности. Классификация. Атаки изнутри системы. Злоумышленники. Взломщики. Методы вторжения. Случайная потеря данных. Атаки на систему снаружи. Внешняя и операционная безопасность. Предотвращение проблем во внешней среде. Аутентификация пользователей, права доступа, пароли.
Системный подход к обеспечению безопасности. Безопасность как бизнес-процесс. Политика безопасности. Выявление вторжений. Базовые технологии безопасности. Шифрование. Аутентификация, пароли, авторизация, аудит. Технология защищенного канала. Технологии аутентификации. Сетевая аутентификация на основе многоразового пароля. Аутентификация с использованием одноразового пароля. Аутентификация информации. Система Kerberos.
Предотвращение сбоев и отказов. Резервное копирование и его стратегии. Специальные операции резервного копирования. Защита резервных копий. Восстановление файлов. Изготовление загрузочных дискет и диска аварийного восстановления и их использование. Резервное копирование конфигурации диска. Резервное копирование регистра и SAM. Безопасный режим загрузки. Восстановление конфигурации (Last Known Good).
Диагностика отказов при загрузке операционной системы на примере Windows XP/ 2000. Сообщения Windows 2000 и стратегия отладки.
Тема 7. Сетевые операционные системы
Определение сетевой операционной системы. Виды сетевых ОС. Сети отделов. Сети кампусов. Сети предприятия (корпоративные сети). Требования, предъявляемые к корпоративным сетевым операционным системам. Масштабируемость. Совместимость с другими продуктами. Поддержка многообразных ОС конечных пользователей. Поддержка нескольких стеков протоколов. Поддержка многосерверной сети и эффективная интеграция с другими операционными системами. Наличие централизованной масштабируемой справочной службы. Развитая система сервисов. Поддержка сетевого оборудования различных стандартов (Ethernet, Token Ring, ARCnet, FDDI), поддержка стандартов управления сетью.
Серверные сетевые операционные системы ведущих производителей: Microsoft Windows 2000/2003, Novell NetWare, UNIX, Linux и др.. Тенденции на рынке ОС. Прогноз развития рынка операционных систем. Семь главных тенденций в развитии рынка ОС. Популярность и предпочтения пользователей ОС. Безопасность ОС. Стоимости владения Linux и Windows. Факторы, способствующие продвижению Linux.
Операционные системы типа UNIX. История создания. Основные свойства. Хронология создания UNIX-образных ОС. Генеалогическое дерево UNIX. Общая характеристика ОС UNIX. Операционная система Linux. История создания. Построение и философия системы Linux. Linux, GNU/Linux, Debian GNU/Linux. Распространенные Linux-системы. Российские версии Linux.
Часть 2 – Междисциплинарные связи разделов и (или) тем дисциплины с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами
Таблица 2
| № п/п | Наименование обеспечиваемых (последующих) дисциплин | №№ разделов (тем) данной дисциплины, необходимых для изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин | ||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | ||
| 1. | Компьютерные сети | * | * | * | * | * | * | * |
| 2. | Базы данных | * | * | * | * | * | * | * |
| 3. | Имитационное моделирование | * | * | * | | | | |
| 4. | Другие дисциплины Профессионального цикла | * | * | * | * | | | |
| 5. | Дисциплины по выбору студентов для профиля «Математическое и информационное обеспечение экономической деятельности» | * | * | * | | | | |
| 6. | Учебная и производственная практика | * | * | * | * | * | * | * |
| 7. | Итоговая государственная аттестация | * | * | * | * | * | * | * |
Часть 3 – Разделы и (или) темы дисциплины и виды занятий
(учебно-тематический план)
Таблица 3
| № п/п | Наименование раздела и темы дисциплины | Трудоёмкость в часах | ||||
| Всего часов | Аудиторная работа | Внеаудиторная (самостоятельная) работа | ||||
| Общая | Лекции | Семинары и/или практические занятия | Общая | |||
| 1 | Введение. Основные определения и понятия. Назначение, функции и архитектура операционных систем. | 38 | 18 | 6 | 12 | 20 |
| 2 | Процессы и потоки. Управление, планирование и синхронизация. | 40 | 22 | 6 | 16 | 20 |
| 3 | Управление памятью. Методы, алгоритмы и средства. | 30 | 12 | 4 | 8 | 16 |
| 4 | Подсистема ввода-вывода. Файловые системы. | 32 | 16 | 4 | 12 | 16 |
| 5 | Распределенные операционные системы и среды. | 26 | 12 | 6 | 6 | 14 |
| 6 | Безопасность и надежность, диагностика и восстановление ОС после отказов. | 26 | 12 | 4 | 8 | 14 |
| 7 | Сетевые операционные системы | 24 | 10 | 4 | 6 | 14 |
| | Итого | 216 | 102 | 34 | 68 | 114 |